机械设计制造及自动化毕业设计-1.3万字网球发球机.docx

毕业设计网球发球机作者姓名专 业指导教师姓名专业技术职务李闪机械设计制造及其自动化魏高峰教授目录摘要3第一章绪论41.1 毕业设计的目的及意义41.2 网球发球机技术的发展现状41.3 国内外网球发球机的研究现状51.4 .1国外网球发球机的研究现状51.5 .2国内网球发球机的研究现状61.6 网球发球机71.6.1 网球发球机设计要求71.4 .2研究设计方法及技术路线71.5 本章小Z吉8第二章网球发球机的工作原理及工作过程91.1 网球发球机的工作原理92. 2网球发球机的工作过程9第三章网球发球机的机械结构设计103.1发球装置113. 1.1发球动力113. 1.2发球装置的驱动系统123 .1.3发球装置中轴的设计144 .1.4轴承的选择153. 1.5键的选择163 .1.6联轴器的选择174 .2调节俯、仰角度装置183. 2.1电机的选择183.1 2键的选择183.2 3联轴器的选择193.2.4齿杆的选择203.2.5轴承的选择203.3供球装置213.4底板与壳体223.5本章小结22第四章网球发球机的控制系统设计22第五章总结23参考文献25致谢26摘要为了使练习者能更好地自学习网球技术以达到健身的目的，从而提高全民参与网球运动的积极性，针对网球发球的特点，从总体上设计了一台新型的网球发球机。本文论述了智能网球发球机的设计思想、工作原理、结构特点及控制系统，并探讨了网球发球及控制系统的设计原理，从摩擦轮发球原理谈起，介绍了网球发球机的结构和系统设计。在此基础上，设计了一种新型的、性价比高的发球装置。该装置利用双轮摩擦原理，发出各种适合练习者需要的球，同时利用计算机对各种球的速度、角度、旋转进行远程控制，以满足练习者的各种技术需要。关键词：网球发球机工作原理系统设计ABSTRACTInordertoenablethelearnerstostudythetennistechnologywellandachievethegoalofbuildingtheirbodyaswellasthusenhancesallthepeoplesenthusiasmtoparticipateinthetennismovement,ihasdesignedanewtennisservingmachineconsideringthecharacteristicsofthetennisserving.Thatistheintelligenttennisservingmachine.Thisarticleelaboratedthedesignthought,theprinciplesofwork,theuniquefeatureaswellasthecontrolsystemoftheintelligenttennisservin.Fromtheprincipleoffrictionwheeldrivingaboutonthetennisserveandthestructureofthemachinesystemdesign.Onthisbasis,thedesignofanew,cost-effectiveinstallationservice.Thedeviceusingtheprincipleofdoublefriction,theissueofavarietyofneedsforpractitionersoftheball,whiletheuseofcomputersforavarietyofballspeed,angleofrotationforremotecontrol,inordertomeettheneedsofpractitionersofthevarioustechnologies.Keywords：TennisServeMachine；WorkingPrinciple；SystemDesign第一章概论1.1 毕业设计的目的意义作为新世纪的大学生，作为祖国现代化建设的主力军，我们肩负着历史赋予的神圣使命。我们在大学校园里度过了四年美好的时光，学到了很多专业知识。通过毕业设计，可以综合性地运用几年内所学的机械专业知识去分析、解决问题,在作毕业设计的过程中，所学知识会得到疏理和运用，它既是一次检阅，又是一次锻炼，可以不断提高学生的创新能力，增强学生即将跨入社会去竞争，去创造的自信心。1.2 网球发球机技术的发展现代社会，随着物质生活水平的提高，人们越来越重视生命质量和生活质量。据统计，运动消费作为一种绿色消费，近几年来在我国人民日常消费中所占的比例呈持续增长趋势。可以预见，随着人们生活质量的不断提高，全民性的健身运动热潮不仅不会减弱，而且将愈演愈烈，健身器材的市场需求也必将随之不断扩大。网球运动近年来传入我国后，普及迅速，尤其深受广大青年人的喜爱。但对于初学者来说，要想在短时间内很快地提高技术，没有先进的网球训练设施是很难实现的。而目前国内网球球馆的设备仍存在着较大的缺陷，特别是用于发球的网球发球机，科技含量较低，价格较高，容易损坏，在一定程度上影响了人们的使用。鉴于此，开发一种科技含量高、价格低、美观耐用、大容量的智能网球发球机具有广阔的社会效益和经济效益。由相关文献和网上资料调查得知：国外对网球发射器的研究开始得相对较早，最早的专利是1998年美国的RoSe发明的。此后，各国纷纷开始投入此项研究，其中美国、英国和日本占主导地位，技术成熟，且有一些产品已经投入市场使用。此外，国外对网球接发球的研究要细腻得多，除了通过对蹬地转体到鞭打等增加发球时速的一系列动作的研究外，更是要求如何在发球的过程中，是核心力量更集中，逐渐由上步的动作改为不上步。我国对此类装置的研究虽然起步较晚,但近些年来也涌现出了很多这方面的想法和创意，但是并没有申请国家专利。目前我国的大部分网球发射器生产厂家还是应用国外的网球发射技术。我国的网球发射技术既不先进也不十分成熟。本课题研究的题目为“智能网球发球机”，主要是利用机械电子相结合的技术，对现有网球发球机的结构、控制电路加以改进升级，设计出一种低成本、耐用、美观且可控的多功能智能网球发球机。可发出上旋球、下旋球、中场、后场等，为使用者提供底线、中场、网前等各种训练，并可自动发球，便于单人正、反手跑动训练或双人同时训练，所具备的遥控可为教学、训练或单人使用带来极大的方便。并且在设计中兼顾考虑了业余爱好者和专业选手的不同需求，提供了不同技术阶段的“多种训练”和“肌肉一记忆运动”的强化训练，使学者掌握规范全面技术的时间大为缩短。1.3 国内外网球发球机的研究现状1.3.1 国外网球发球机的研究现状国外网球发球机的起步较早。它们的主要功能有可发出上旋球、下旋球、侧旋球、直球、高吊球、网前球、后场球、底线球、短截击球及边线球等。它既适合普通练习者的需求又能满足运动员的日常训练要求。目前世界生产网球发球机的厂家比较多，最具有代表意义的是美国TUTOR公司和LoBSTER公司生产的网球发球机。二者所采用网球发球原理不同，前者是高性能网球发球机，它通常是利用两个高速旋转的轮子（旋转方向相反），由于轮子的空间小于球的直径，当球从滑轮滚入两轮之间的时候，轮子将球喷出。这种情况和小石头被打滑的车轮喷出是一个道理，只不过车轮滚石只用到一个轮子。而后者是利用空气压缩原理来工作。压缩空气使用一个空气压缩机产生。球被装入长桶的底部由一个窄口固定住，这个窄口的直径略小一些，当压缩空气推挤网球穿过窄口的时候，球就被发射出去了。现在市面上销售的网球发球机多以对转双轮原理为主，这是因为空气压缩发球机的噪音极大而且不能提供高的性能，而对转双轮发球机能提供高的性能。同时.，空气压缩发球机消耗的功率很大,无法使用电池来供电，其优点是价格比较便宜。美国和德国生产网球公司不仅在发球机构上有独到之处而且在控制方面也处于领先地位。他们能够采用计算机远程控制，并备有遥控装置可以同时测速。1.3.2 国内网球发球机的研究现状相对国外而言，国内网球发球机的研究才刚刚处于一个起步阶段，用于成品的很少。主要有以下几个典型方面。1.丰润牌网球发球机：该机型由台湾丰润集团生产研制，它利用对转双轮原理的特性，借助于轮子和球之间的摩擦力来获取能量，使球获得一定的初速度将球发射出去。这个原理和双轮旋转发球原理同出一则。它的优点很明显，即:速度高、易控制、经济实惠。缺点是故障率高、质量差。2.力王牌举升式网球发球机该机是由北京太阳计算机技术公司生产研制的举升式网球发球机，升华了科学训练过程。对初学者和专业选手均提供了不同技术阶层的”多球训练"和网球运动是“肌肉记忆运动”的强化训练，使掌握规范网球技术的时间大大缩短为“一年赛三年”。举升式网球发球机是一种比较先进的网球发球机。此机可发出上旋、下旋、平击球，可仿真模拟网球运动时真实击出的左侧上旋或下旋球，右侧上旋或下旋球，更可以仿真发出落点在发球区内任意点球的全新功能，提供了网球运动中重要的接发球技术高难度训练。在设计理念上采用了电动控制与液压技术相结合，这样不仅解决了上下旋转不好控制等问题，而且增加了发射的准确性。我国对此类装置的研究虽然起步较晚，但近些年来也涌现出了很多这方面的想法和创意，但是并没有申请国家专利。目前我国的大部分网球发射器生产厂家还是应用国外的网球发射技术。我国的网球发射技术既不先进也不十分成熟。1.4 网球发球机器人1.4.1 网球发球机器人设计要求设计一款自动网球发球机，此便携式网球发球机既可用于训练专业网球运动员的特定动作与快速反应能力，又可以作为个人体育锻炼及高校网球教学训练器材使用。结构设计合理，实现在无交流电源下使用，可以发出各种适合练习者需求的球，具有携带方便，操作简易，收纳不占空间，成本低廉，功能齐全，控制灵活的特点。1.4.2 研究设计方法及技术路线本网球发球机是有机结合了单片机技术、自动控制技术、机械运动等现代技术，根据网球运动的特点和竞技训练理论，实现智能化给球的自动化设备。本网球发球机与传统的空气压缩发球机不一样，采用了摩擦作为动力源以击打网球，用两个高速旋转的轮子，它们的旋转方向相反（所以后面用对转双轮来描述）。轮子间的空间很小。当球从滑轨滚入两轮之间的时候，轮子就将球喷出。使网球快速飞向指定区域。本网球发球机由动力装置，调节俯、仰角度装置，储球装置，供球装置，电控等几大部分组成。调节俯、仰角度装置由支轴架、轴、双支承板架、齿杆、齿轮、丝母、步进电机组成；供球装置由供球盘、分球轮、拨球弹簧、挡球柱、供球孔组成。在壳体与盛球箱之间，在壳体顶口内装供球盘，靠近伸缩把手的供球盘内加工有容纳分球轮的孔，分球轮置入该孔内可作相对运动，分球轮上均分有三个供求孔，与三个供球空的位置相对应，靠近伸缩把手一侧的分球轮的孔地面上，加工一个与供球孔直径相同的孔，于该孔上方，在供球盘的内侧上布有两个挡球柱，于分球轮的顶柱上均置三个外套塑料的拨球弹簧；该供球装置主要将集中在盛球箱内的球，按设定的时间，有间隔的准时供给2#电机驱动轮上，并设有按时间顺序供球和实现120秒间隔出球的自动控制。主要创新点（1）该网球陪练机采用摩擦作为动力源，具有变角度、变速度、多功能的半自动（全自动）网球陪练发球机器人；（2）送球系统通过分球轮的转动，及拨球弹簧的拦截，使网球一个一个的送入没有挡球柱的两个供求孔内；（3）由于两个电动驱动轮的转向相反，网球受两个高速驱动轮的驱动，通过出球孔抛掷指定区域。推广应用价值：该网球陪练机的开发符合网球训练的要求，主要适用于运动员、业余网球爱好者及高校网球教学中的